烟蚜茧蜂趋向麦蚜性信息素的嗅觉机制及新型蚜虫调控剂设计、合成

It is an environmentally friendly and sustainable method for the control of aphids by using of ASP to attract natural enemies. As the dominant parasitic natural enemies of wheat aphid, Aphidius gifuensis Ashmaed showed high tropism to wheat aphid sex pheromone (ASP). However, the recognition mechanism of A.gifuensis trend to ASP is unknown. Moreover, with complex structure, ASP was only released in a specific period, which greatly limits its application. In view of these, this project is planned to clarify the interaction mechanism between OBPs of A.gifuensis and ASP through protein expression purification, fluorescence competition combination and surface plasmon resonance technology; to speculate the key amino acid residues in target OBPs binding ASP through homologous modeling, molecular docking and molecular dynamics study; to design and synthesize ASP analogues by the method of new pesticide molecules creation; to elucidate he electrophysiological and behavioral response after A.gifuensis losing expression of OBP using RNA interference. The results will not only reveal the olfactory molecular mechanism of A.gifuensis tending to ASP, but also lay the foundation for enhancing the use of natural enemies to manipulate wheat aphid and develop green control strategy.

利用蚜虫性信息素吸引天敌，是一种环境友好的、可持续的蚜虫防治方法。作为麦蚜的优势寄生天敌，烟蚜茧蜂对麦蚜性信息素具有较高的趋向性。但是，烟蚜茧蜂趋向蚜虫性信息素的识别机制还未可知，而且麦蚜性信息素结构复杂、只在特定时期释放，极大地限制了其应用。鉴于此，本项目拟通过蛋白表达纯化、荧光竞争结合、表面等离子共振技术，明确烟蚜茧蜂OBPs与麦蚜性信息素之间的互作机制；通过同源模建、分子对接及分子动力学研究，推测烟蚜茧蜂靶标OBPs结合性信息素的关键氨基酸残基；通过新农药分子创制，设计合成麦蚜性信息素类似物；采用RNAi技术，明确烟蚜茧蜂缺失表达OBPs后的电生理和行为反应。研究结果将揭示烟蚜茧蜂趋向蚜虫性信息素的嗅觉分子机制，为提高天敌对麦蚜调控、研发绿色防控技术奠定基础。

烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis Ashmead，是专寄生蚜虫的一种内寄生蜂。烟蚜茧蜂在我国分布广泛，田间发生量大，对蚜虫寄生率高，已被用来作为防治各种蚜虫的生物防治剂，具有重要的经济价值。作为麦蚜的优势寄生天敌，烟蚜茧蜂对麦蚜性信息素具有较高的趋向性。然而，烟蚜茧蜂趋向蚜虫性信息素的识别机制还未可知，而且麦蚜性信息素结构复杂、只在特定时期释放，极大地限制了其应用。本项目基于前期工作，在项目执行期内，按计划全面而系统地开展了烟蚜茧蜂趋向麦蚜性信息素的嗅觉机制及新型蚜虫调控剂设计、合成的研究，重点包括：（1）完成了烟蚜茧蜂雌雄触角转录组测序，并根据测序结果综合分析，获得了较为完整的烟蚜茧蜂触角全长转录组数据并开展了嗅觉功能基因挖掘和鉴定、克隆验证工作，烟蚜茧蜂气味结合蛋白OBPs基因的鉴定及表达谱确证；（2）关键OBPs的基因克隆、克隆载体及表达载体构建、蛋白表达纯化；（3）烟蚜茧蜂关键OBPs与麦蚜性信息素、报警信息素、小麦叶片挥发物等5类小分子的结合活性、相互作用研究；（4）根据烟蚜茧蜂关键靶标OBPs结合蚜虫性信息素的关键氨基酸残基和作用力，设计、合成了两个麦蚜性信息素类似物，解析了烟蚜茧蜂趋向麦蚜性信息素的嗅觉机制。本研究结果揭示了烟蚜茧蜂趋向蚜虫性信息素的嗅觉分子机制，为提高利用小分子调控天敌行为，研发蚜虫绿色防控技术奠定基础，具有重要的学术价值。在本项目的资助下，目前我们已正式发表论文2篇（SCI），另有2-3篇研究论文待发表。本项目重点资助博士生1名和硕士生1名。